Autismus: Gendefekt lässt Hirnbereich verkümmern

13. November 2014
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Humangenetiker konnten nun anhand eines neuen Mausmodells präzisieren, wie sich Autismus auf Hirnentwicklung und Verhalten auswirkt: Sie fanden Veränderungen in Striatum, Hippocampus und den Ventrikeln. Schuld daran trägt eine Genmutation.

Im Gehirn der genetisch veränderten Mäuse wird – wie bei Menschen, die an einer bestimmten Form des Autismus erkrankt sind – das Protein FOXP1 nicht gebildet. In der Folge verkümmern nach der Geburt die Hirnstrukturen, die für die Wahrnehmung von besonderer Bedeutung sind. Die Mäuse zeigen zudem für Autismus typische Verhaltensauffälligkeiten. Mit Hilfe des neuen Mausmodells lassen sich nun die molekularen Mechanismen, in denen FOXP1 eine Rolle spielt, aufklären und die damit einhergehenden Veränderungen im Gehirn besser verstehen.

Mäuse kommen mit normal entwickeltem Gehirn zur Welt

„Wir kennen heute neben dem Defekt im FOXP1-Gen noch weitere Veränderungen im Erbgut, die Autismus verursachen oder das Risiko für eine solche Erkrankung erhöhen. Allerdings wissen wir bisher nur bei wenigen, wie sie sich auf die molekularen Abläufe in den Nervenzellen, die Gehirnentwicklung und das Verhalten auswirken“, so Prof. Dr. Gudrun Rappold, Leiterin der Abteilung Molekulare Humangenetik am Universitätsklinikum Heidelberg

So auch bei FOXP1: Bereits seit 2010 gab es deutliche Hinweise, dass Fehler im Bauplan für dieses Protein bei Autismus und geistiger Behinderung eine Rolle spielen. Doch welche Funktion übernimmt es im gesunden Gehirn, in welche Signalwege ist es eingebunden, mit welchen weiteren Proteinen interagiert es und welche Schäden verursacht sein Fehlen genau? Dank des neuen Mausmodells ist man nun etwas weiter: Die Forscher entdeckten, dass die Mäuse zunächst mit einem weitgehend normal entwickelten Gehirn zur Welt kommen.

Genveränderung beeinflusst Hirnstrukturen und Verhalten

Im Verlauf der ersten Lebenswochen degeneriert das für Wahrnehmung und Verhalten wichtige Striatum. Auch im Hippocampus treten mikroskopisch sichtbare Veränderungen auf. So konnte nachgewiesen werden, dass sich in den betroffenen Neuronen die sogenannte Erregungsleitung verändert, durch die Signale zwischen Neuronen weitergegeben werden.

Zusätzlich zum degenerierten Striatum sind bei den Mäusen benachbarte Hirnstrukturen, die Ventrikel, vergrößert. „Vergrößerte Ventrikel ließen sich auch bei Menschen mit einer FOXP1-Mutation nachweisen“, erklärt Dr. Claire Bacon, Mitarbeiterin der Abteilung Molekulare Humangenetik und Erstautorin der Publikation. Zudem lösen die Veränderungen Verhaltensauffälligkeiten aus, die mit den Symptomen bei autistischen Patienten vergleichbar sind: Die Mäuse nehmen kaum Notiz von ihren Artgenossen und versuchen auch nicht, mit diesen in Kontakt zu treten. Dazu kommen stereotype, zwanghaft wiederholte Verhaltensweisen, Hyperaktivität sowie ein gestörtes Nestbauverhalten.

Weitere Forschung zu den Veränderungen geplant

Als nächstes wollen die Forscher untersuchen, in welchem Maß die Lautkommunikation der FOXP1-Mäuse (Mäuse verständigen sich über Laute im Ultraschallbereich) beeinträchtigt ist und ob es hier ebenfalls Parallelen zu den Störungen bei Patienten mit FOXP1-Mutation gibt. Darüber hinaus gilt es, die neu identifizierten Gene, auf die FOXP1 im Gehirn einwirkt, zu charakterisieren und herauszufinden, welche Signalketten und Reaktionswege unterbrochen sind. Auf diese Weise hoffen sie, Ansatzpunkte für eine spezifische Therapie zu finden. „Zuerst jedoch müssen wir verstehen, wie genau es zu den Veränderungen kommt, bevor Therapiekonzepte entwickelt werden können“, betont Rappold.

Originalpublikation:

Brain-specific Foxp1 deletion impairs neuronal development and causes autistic-like behaviour
Claire Bacon et al.; Molecular Psychiatry, doi: 10.1038/mp.2014.116; 2014

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